En los métodos por hundimiento, las características del flujo de mineral y estéril tienen un gran impacto en la recuperación y el contenido de dilución. A nivel operacional, la recuperación de mineral es controlada por el espaciamiento entre puntos de extracción y por la política de tiraje. En la actualidad, la determinación de espaciamiento entre puntos de extracción se lleva a cabo generalmente consultando la guía de diseño propuesta por D. Laubscher, que data de hace más de 20 años, y la cual fue concebida inicialmente para métodos de hundimiento por bloques. A pesar que las guías de diseño actuales son ampliamente ocupadas en la industria, aparentemente éstas no han sido respaldadas con mediciones en terreno. En este trabajo de título se propone una metodología alternativa para definir el espaciamiento entre puntos de extracción, en la cual se considera la recuperación de mineral para una malla de extracción determinada, y los costos asociados, con el fin de seleccionar la malla de extracción que aporte un mayor beneficio económico. La individualización de cada escenario de configuración de puntos de extracción se logra con la utilización de un simulador de flujo tipo autómata celular, FlowSim, el cual previamente a este trabajo fue calibrado y validado con resultados de experimentos a escala de laboratorio. Con este simulador se logra incorporar explícitamente dentro de la metodología de diseño propuesta el flujo gravitacional de la roca fragmentada post hundimiento. Para asegurar la capacidad del simulador de representar el fenómeno de flujo gravitacional a escala mina, el modelo se sometió a una nueva prueba de validación, esta vez con datos de leyes muestreadas en la mina Esmeralda de Codelco-Chile. Los resultados arrojaron que FlowSim es capaz de representar los patrones de flujo de material fragmentado hundido dentro de un 10 % de error. Posteriormente, se simuló diferentes configuraciones de espaciamiento entre puntos de extracción para una malla tipo Teniente, variando el espaciamiento a lo largo del pilar mayor y del pilar menor, y variando además la altura de columna. Para una configuración determinada, se pudo apreciar un aumento en el tonelaje al cual se presenta la dilución en los puntos a medida que se aumentaba la altura de columna simulada. Con los resultados de estas simulaciones se generó un gráfico bidimensional de porcentaje de entrada de la dilución, en función de la distancia entre calles y distancia entre estocadas de carguío, para una altura de columna en particular. Al comparar los resultados de este estudio con la metodología de Laubscher, se obtuvo que el porcentaje de entrada de la dilución estimado se encuentra en un rango menor al propuesto en la guía de Laubscher. Con el fin de evaluar económicamente la factibilidad de distintas mallas de extracción, se utilizó el gráfico de diseño para analizar diferentes espaciamientos. Los resultados de la evaluación económica muestran que para una malla dada y ley media de yacimiento, existe un espaciamiento entre puntos de extracción en el cual el beneficio se puede maximizar. En esta nueva metodología mediante una decisión técnico económica se logra identificar los principales factores para definir el espaciamiento entre puntos de extracción: tipo de yacimiento y recuperación de mineral.

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Ingeniera Civil en Computación / En la actualidad, la animación de mallas faciales es un área de investigación muy amplia, con una gran cantidad de trabajos publicados con distintas técnicas desarrolladas. Como trabajo de memoria de ingeniería, un alumno del DCC desarrolló una aplicación en la que implementó un algoritmo de interpolación propio para animar una malla facial. Los principales objetivos de esta memoria son saber qué tan competitivo es este algoritmo con respecto a aquellos usados en la actualidad además de definir un buen criterio para esta comparación. Asimismo, se busca identificar otras variables en los algoritmos que pudieran generar mejorías en la calidad de la malla facial. Todo esto con el fin último de mejorar la calidad de la malla. Se propone una métrica de calidad de la malla facial que entrega información de manera rápida y sin necesidad de sujetos de prueba. Esta métrica muestra una alta relación con la evaluación perceptiva realizada a una animación específica en donde se pronuncian los sonidos que componen la base de todos los sonidos posibles. Se implementaron tres algoritmos seleccionados de la bibliografía estudiada: uno de interpolación geométrica, uno de deformación de forma libre orientada a superficies y Planar Bones. Además se propuso e implementó un algoritmo de interpolación nuevo. El diseño de la implementación permite variaciones de parámetros de los algoritmos. La comparación se hizo con una selección de 18 combinaciones entre todos los algoritmos implementados y sus variantes. Al aplicar la métrica se concluye que el algoritmo de la aplicación legada, sin ser el mejor, presenta buenos resultados en comparación a otros algoritmos similares. Además, las variantes consideradas sí muestran mejorías en la superficie de la malla. Sin embargo, se observó que los parámetros de estas variantes deben ser bien escogidos puesto que sino se obtiene el efecto contrario.

Ingeniero Civil / La naturaleza del proceso constructivo, que normalmente presenta discontinuidades, obliga a contemplar la eventual materialización de juntas frías de hormigonado como singularidades dentro de las estructuras. Los últimos eventos sísmicos han evidenciado la importancia de una correcta ejecución y localización de éstas para que no se transformen en planos de falla. En la búsqueda de una mayor eficiencia en la construcción y de una mejor transferencia de esfuerzos en el plano de la junta, es que se ha recurrido a diversas formas de materializar las juntas. Dependiendo del tratamiento utilizado se puede optimizar la eficiencia en cuanto a tiempo de ejecución y la consiguiente resistencia al corte y tracción en el plano de unión de los hormigones. En distintas obras de Chile y Europa se ha utilizado nuevos tipos de tratamientos de superficie, los que han sido avalados por distintos estudios. El objetivo del presente Trabajo de Título es estudiar la resistencia al corte y permeabilidad de juntas frías de hormigonado cuando se utiliza una doble malla metálica galvanizada, del tipo hexagonal con aberturas de 19 [mm], como elemento contenedor del escurrimiento en el plano de interrupción del hormigonado, manteniendo el plano regular con una textura adecuada para recibir el hormigón de la segunda etapa. Para esto, se construyeron prismas rectangulares de 20 [cm] x 20 [cm] de sección y 80 [cm] de altura, con una junta de hormigonado que forma un plano oblicuo, generando un ángulo de 27° con respecto a la arista mayor. La efectividad de los distintos tratamientos se evaluó comparando la resistencia al corte en el ensayo de compresión (Slant Shear Test) y la permeabilidad en el plano de la junta. Obteniendo una resistencia al corte promedio para la junta materializada con doble malla metálica de un 104% de la alcanzada para el prisma considerado como patrón, donde se simuló la reparación de una grieta como un plano de fractura obtenido por hendimiento, se concluyó que el factor fundamental para asegurar la estanqueidad y monolitismo a través del plano de la junta es la rugosidad lograda en la superficie de contacto. Además se confirmó que la utilización de la doble malla metálica para materializar las juntas frías de hormigonado, es una solución constructiva viable.

Magíster en Ciencias, Mención Computación. Ingeniera Civil en Computación. Ingeniera Civil Mecánica. / Los métodos numéricos son una valiosa herramienta en las ciencias y la ingeniería, ya que permiten obtener soluciones a muchos problemas difíciles. La elasticidad lineal, el estudio de como los objetos se deforman y cargan dado a cargas, es un problema en que los métodos numéricos tienden a usarse. El Método de Elemento Finito (FEM) es el método más usado para resolver problemas de elasticidad lineal; tiene muchas ventajas: es estable, es fácil aumentar el orden de los elementos para mejorar las aproximaciones, entre otros. Tiene, sin embargo, un buen número de desventajas: en general se debe usar con mallas de triángulos o cuadriláteros, menos flexibles que las de polígonos, y la precisión de la solución depende de la calidad de la malla. Estas dos desventajas hacen que FEM no sea la mejor opción para aplicaciones en que la calidad de la malla no está asegurada dado que cambia en el momento, como por ejemplo mecánica de fractura o análisis con mallas adaptivas. Nosotros teorizamos que una técnica novedosa, el Método de Elemento Virtual (VEM), es mejor para esta clase de aplicaciones; sin embargo, esta idea debe ser probada. Considerando los problemas anteriores, este trabajo presenta un estudio del uso de VEM para aplicaciones en que las mallas cambian en tiempo real. Para testear la hipótesis presentada, se implementa: una librería para la generación eficiente de mallas poligonales, basadas en el diagrama de Voronoi restringido; una extensión a dicha librería, incluyendo operaciones para modificar las mallas; y una librería final, que implementa VEM y FEM para elasticidad lineal. Hacemos énfasis en que nuestra implementación de VEM es la primera de código abierto disponible. Usando las herramientas implementadas, presentamos experimentos validando la convergencia numérica de los dos métodos; los resultados son satisfactorios, por lo que se procede con las pruebas para validar la hipótesis principal de esta tesis. Presentamos una comparación de los errores nodales para VEM y FEM cuando las mallas son sometidas a distintos cambios y concluimos que VEM se comporta mejor cuando las mallas cambian, incluso logrando tasas de error similares a las obtenidas cuando no se aplica ningún cambio. De esta forma, concluimos que VEM es una herramienta valida para la resolución de problemas de elasticidad lineal, en particular cuando las mallas presentan cambios imprevistos. Analizándo geométricamente las mismas pruebas, concluimos que las mallas de polígonos dan elementos de mejor calidad, para las operaciones probadas, en comparación con triangulaciones. Finalmente, se presenta la complejidad teórica de los algoritmos, y se compara contra resultados experimentales; también se presentan ejemplos mostrando las funcionalidades logradas, concluyendo con los aspectos relacionados al trabajo futuro. / Este trabajo ha sido parcialmente financiado por CONICYT

El presente trabajo de investigación busca implementar una metodología de diseño de mallas de perforación y voladura en la empresa Minera Sotrami S.A, perteneciente al rubro de pequeña minería, con fines de estandarizarlo. La ejecución de dicha investigación se realiza mediante la utilización del algoritmo matemático de Holmberg que permite definir un modelo numérico para el diseño de una malla de perforación, y con la consideración de criterios operacionales encontrar una malla técnica que permita mejorar los rendimientos en las labores de exploración y desarrollo. Para el logro del mismo, se consideró como variable fija el tipo de roca (tipo III A) y las características geomecánicas presentes en ella; el diámetro del taladro de perforación como variable fija; y, el tipo de explosivo y accesorio de voladura como cambiantes, ya que se reemplazó la utilización de guías, mecha de seguridad y dinamita por el empleo de detonadores no eléctricos (Exaneles) y emulsiones encartuchadas. La oportuna y pertinente estandarización del proceso de perforación y voladura permitió obtener los siguientes resultados: el avance por disparo pasó a 1.62 m, el factor de carga se redujo a 13.46 kg/m y el factor de potencia disminuyo considerablemente. / This research work seeks to implement a design methodology for drilling and blasting meshes in the company Minera Sotrami S.A, belonging to the small mining sector, with finality to standardize it. This research is carried out by using the Holmberg mathematical algorithm that allows defining a numerical model for the design of a drilling mesh, and with the consideration of operational criteria, finding a technical mesh that allow improving the performance of exploration and development labors. To achieve it, the type of rock (type III - A) and the geomechanical characteristics present in it were considered as a fixed variable; the diameter of the drill as a fixed variable; the type blasting attachment and explosives as changeable, since the use of guides, safety wick and dynamite was replaced with the use of non electric detonators (Exaneles) and encapsulated emulsions. The opportune and pertinent standardization of the drilling and blasting process allowed obtaining the following results: the advance per shot was to 1.62 m, the load factor was reduced to 13.46 kg/m and the power factor decreased considerably. / Tesis

Ingeniera Civil en Computación / El objetivo del presente tema de memoria es diseñar y desarrollar un visualizador y evaluador de mallas geométricas mixtas en 3D, que provea diferentes formas de visualización, que permita evaluar la calidad de las mallas aplicando distintos criterios de evaluación sobre ellas, y que sea fácilmente extensible a nuevas funcionalidades. Una malla geométrica es una colección de vértices, aristas y caras, que define la forma de un objeto complejo en base a polígonos (2D) y poliedros (3D). Se considerará en este trabajo la manipulación de mallas de superficie y mallas mixtas 3D compuestas por tetraedros, pirámides, prismas de seis vértices y hexaedros. Mientras más regulares son los elementos de una malla geométrica esta es de mejor calidad. Para evaluar la calidad de una malla, se aplican sobre los elementos que la componen los criterios de evaluación ángulo diedro, ángulo sólido, jacobiano y relación volumen - arista más larga al cubo. En una primera etapa, se propone e implementa un diseño con enfoque orientado a objetos en donde se utilizan diferentes patrones de diseño. Se propone una estructura de datos para el manejo de mallas que privilegia la eficiencia al ejecutar algoritmos sobre ellas por sobre el espacio utilizado al almacenarlas en memoria. Se utiliza un subsistema que permite abrir y guardar mallas almacenadas en archivos de distintos formatos usando el patrón de diseño Facade. Se crean los elementos de las mallas a partir de los datos utilizando el patrón Factory Method. Se generan Iteradores sobre los elementos de la malla según sea necesario. Se utiliza el patrón de diseño Strategy para definir y aplicar los diferentes criterios de evaluación. Finalmente, se define el visualizador como un Singleton para asegurar una instancia única. Luego, se procede con el desarrollo de una interfaz adecuada a los requisitos y fácil de usar que provee distintas funcionalidades dentro de las cuales se encuentran: abrir y guardar una malla geométrica, visualizarla, rotarla, trasladarla, realizar zoom-in y zoomout, ver sólo la superficie de la malla, desplegar datos de los elementos, seleccionar elementos, escoger niveles de vecindad y observar un elemento con sus vecinos, aplicar criterios de evaluación sobre toda la malla o sobre vecindades, visualizar elementos que cumplen o no con los rangos de evaluación y mover puntos de la malla para mejorar su calidad. Como resultado, se obtiene una herramienta extensible, flexible y fácil de usar, que provee distintos tipos de visualización de mallas geométricas, que permite evaluar la calidad de los elementos que las componen y, mejorarlas manipulando los puntos de elementos críticos y al mismo tiempo manteniendo su integridad.

Ingeniero Civil en Computación / El estudio cuantitativo de estructuras microscópicas 3D requiere de herramientas computacionales, tanto para realizar mediciones como para su visualización, dada su complejidad y gran volumen. Una de las herramientas para medir y visualizar estas estructuras es el skeleton. Un skeleton es la representacion simplificada de la estructura en forma de grafo, compuesta por nodos y segmentos. Si bien existen múltiples algoritmos para su generación, estos buscan generalmente mantener propiedades topológicas y geométricas del objeto de estudio. Actualmente se cuenta con la implementación de un algoritmo de generación de skeletons [2], basado en el algoritmo propuesto por Au et al [3]. Esta implementación, si bien entrega resultados satisfactorios, presenta tiempos de cálculo muy extensos. Dado lo anterior, es que esta memoriam tiene como objetivo analizar y optimizar el tiempo de ejecución de esta implementación. En este trabajo se realizaron optimizaciones seriales y la paralelización del cálculo. La optimización serial incluyó: (1) implementación del algoritmo con una nueva estructura de datos: Halfedge, (2) optimización en la actualización de costos de arcos, (3) optimización en el uso de la cola de costos y (4) optimización de estructuras de datos. La paralelización fue realizada sobre una de las etapas más demandantes del algoritmo usando la unidad de procesamiento gráfico (GPU). Para validar las optimizaciones y paralelización, se realizaron pruebas de la correctitud y speed-up alcanzado en: (1) modelos 3D creados simples, (2) modelos sintéticos de estructuras biológicas y (3) modelos de estructuras biológicas obtenidas de imágenes de microscopía. Con las optimizaciones y paralelización implementados, se logró una mejora sustancial en el tiempo, pasando de días a minutos o incluso segundos. Además, se verificó que estas mejoras mantienen los skeletons resultantes bien definidos, vale decir, mantienen las propiedades que deben cumplir.

[pt] Este trabalho apresenta algoritmos de geração automática de malhas de elementos finitos bidimensionais e tridimensionais que, juntamente com outros algoritmos desenvolvidos dentro da linha de pesquisa ao qual ele está inserido, são integrados consistentemente em um pacote computacional. Os algoritmos geradores de malhas foram modificados para serem independentes dos pré-processadores, podendo assim serem incorporados em diferentes programas. Um novo algoritmo bidimensional de geração de elementos triangulares é proposto. Este algoritmo incorpora novas idéias, adaptadas de um algoritmo de geração tridimensional de malhas em volume arbitrário, e procura gerar elementos de melhor qualidade geométrica possível. Duas técnicas de geração de malhas sólidas são apresentadas: uma de mapeamento transfinito tridimensional, onde a malha sólida é construída a partir das seções transversais do modelo; e uma técnica de sweep, onde a malha sólida é construída pelo - arrasto - de uma seção transversal ao longo de um curva no espaço. Os algoritmos são incorporados em um modelador geométrico tridimensional, o MG (Mesh Generator), e alguns exemplos são feitos para demonstrar a capacidade de modelagem do ambiente criado. Em particular são mostrados exemplos para modelagem composta com diferentes métodos de construção de malhas e diferentes tipos de elementos finitos em um mesmo modelo. Também é feito um estudo de algumas medidas de distorção para elementos finitos planos. O cálculo dessas medidas de distorção é implementado em um modelador bidimensional gráfico interativo. A visualização das medidas de distorção é feita através de uma escala de cores. / [en] This work presents algorithms for two-dimensional and three- dimensional mesh generation of finite elements that, together with another algorithms developed by its research group, are integrated in a computational package. The mesh generation algorithms become independent of the preprocessor, and may be incorporated in different programs. An algorithm for two-dimensional planar triangular mesh generation is proposed. The algorithm incorporates new ideas, adapted from a three-dimensional mesh generation algorithm for arbitrary domains, which is focused on the generation of - optimal - shape elements. Two techniques of solid mesh generation are presented: a three-dimensional transfinite mapping, that generates the solid mesh interpolating cross-section meshes; and a sweep technique, that generates the solid mesh by sweeping a cross-section mesh along a curve in space. The algorithms are integrated in a three-dimensional geometric modeler, MG (Mesh Generation), and some examples demonstrate the modeling capability of the created environment. Specifically, the examples show the capability for composite modeling with different methods of mesh generation and different types of finite elements in the same model. A study of some distortion measures for planar finite elements is also performed. Computation of these distortion measures is implemented in a two-dimensional interactive graphics modeler. The visualization of the distortion measures is made through a color scale. / [es] Este trabajo presenta algoritmos de generación automática de mallas de elementos finitos bidimensionales y tridimensionales que, conjuntamente con otros algoritmos desarrollados dentro de esta línea de investigación, son integrados consistentemente en un paqueote computacional. Los algoritmos generadores de mallas fueron modificados para ser independentes de los preprocesadores, permitiendo que sean incorporados a diferentes programas. Se propone un nuevo algoritmo bidimensional de generación de elementos triangulares. Este algoritmo incorpora nuevas ideas, adaptadas de un algoritmo de generación tridimensional de mallas en volumen arbitrario, y busca generar elementos de la mejor calidad geométrica posible. Se presentan dos técnicas de generación de mallas sólidas: una de mapeamiento transfinito tridimensional, donde la malla sólida se construye a partir de las secciones transversales del modelo; y una técnica de swep, donde la malla sólida se construye al arrastrar una sección transversal a lo largo de una curva en el espacio. Los algoritmos se incorporan en un modelador geométrico tridimensional, el MG (Mesh Generator), y se incluyen algunos ejemplos para demostrar la capacidad de modelaje del ambiente creado. En particular son mostrados ejemplos que contemplan diferentes métodos de construcción de mallas y diferentes tipos de elementos finitos en un mismo modelo. También se realiza un estudio de algumas medidas de distorción para elementos finitos planos. EL cálculo de esas medidas de distorsión se implementa en un modelador bidimensional gráfico interactivo. La visualización de las medidas de distorsión se efectua a través de una escala de colores.